一个绝缘滑板如图甲所示,它由水平板MN和四分之一光滑圆弧NP组成。已知MN段上表面粗糙,动摩擦因数为,其右端与四分之一光滑圆弧在N点相切,MN长度和圆弧半径均为R。该装置静置在光滑水平面上,一个可视为质点的滑块以初速度从M点水平向右滑上滑板MN,上升到最高Q点时(未画出)与整个绝缘底板共速。已知该绝缘底板和滑块质量均为m,重力加速度为g。求:
(1)滑块与绝缘滑板共速时的速度?
(2)N、Q两点的高度差是多少?
(3)绝缘滑板和滑块组成的系统共产生多少热量?
(4)如图乙,若开始时滑块在M点处于静止状态,并让滑块带上+q的电荷量,突然在装置所处空间加入方向水平向右的匀强电场,场强为大小为E;当滑块运动到N点时又撤去匀强电场,要求滑块不能从P点飞出,则电场场强E大小必须满足什么条件?
(1)滑块与绝缘滑板共速时的速度?
(2)N、Q两点的高度差是多少?
(3)绝缘滑板和滑块组成的系统共产生多少热量?
(4)如图乙,若开始时滑块在M点处于静止状态,并让滑块带上+q的电荷量,突然在装置所处空间加入方向水平向右的匀强电场,场强为大小为E;当滑块运动到N点时又撤去匀强电场,要求滑块不能从P点飞出,则电场场强E大小必须满足什么条件?
更新时间:2024-02-03 22:04:26
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【推荐1】如图所示,竖直平面内固定半径R=3.0m的光滑圆弧轨道,在M处与水平传送带相切传送带与左侧紧靠的水平台面等高,台面的PN部分粗糙,PN的长度,P点左侧光滑,一左端固定、水平放置的轻质弹簧处于原长状态。质量的小物块从与圆心等高处由静止沿圆弧轨道下滑。已知传送带MN的长度,始终以速度顺时针转动,物块与台面PN部分、物块与传送带之间的动摩擦因数均为,取重力加速度,弹簧始终在弹性限度内求:
(1)物块第一次滑到圆弧轨道最低点M时对轨道的压力大小F;
(2)弹簧被压缩后具有的最大弹性势能Ep;
(3)物块最终停止运动时的位置到P点的距离。
(1)物块第一次滑到圆弧轨道最低点M时对轨道的压力大小F;
(2)弹簧被压缩后具有的最大弹性势能Ep;
(3)物块最终停止运动时的位置到P点的距离。
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【推荐2】某同学设计的某款游戏装置由轨道ABCD和圆弧轨道EF二部分构成。如图所示,该装置竖直放置在高H=0.62m的水平台面上;装置中轨道ABCD的动摩擦因数均为μ=0.5,其余轨道摩擦不计。AB、CD为水平面,BC为斜面,AB与BC、BC与CD间均由长度不计的圆弧连接,C点上方有一圆弧形弹性小挡板K,挡板末端水平。E点在D点的正上方,DE间距不计。B点到E点的竖直高度h=0.08m,ABCD的水平长度为L=0.12 m;在水平轨道AB的左侧放有一弹射装置。将一可视为质点,质量m=1kg的物体紧贴弹簧由静止释放弹出,当弹簧的压缩量为d时,物体由E点进入半径R=0.2 m的圆弧轨道EF运动,物体在此轨道最高点恰好不受任何挤压。忽略物体在各轨道交接处因碰撞带来的机械能的损失。
(1)当弹簧的压缩量为d时,求物体在圆弧轨道中运动时的最小速度及此情况下弹射装置弹簧的初始弹性势能;
(2)当弹簧的压缩量为1.5d时,求物体在运动至F点处对圆形轨道的压力;
(3)当弹簧的压缩量为d时,在D点放置与物体等质量的小球,物体经过D点时与小球发生弹性碰撞,碰后小球经轨道EF从F点竖直向下运动,与正下方固定在直杆上的三棱柱G碰撞(三棱柱G的位置上下可调),碰后速度方向水平向右,大小与碰前相同,最终落在地面上Q点,求落地点Q与F点的水平距离x的最大值xmax。
(1)当弹簧的压缩量为d时,求物体在圆弧轨道中运动时的最小速度及此情况下弹射装置弹簧的初始弹性势能;
(2)当弹簧的压缩量为1.5d时,求物体在运动至F点处对圆形轨道的压力;
(3)当弹簧的压缩量为d时,在D点放置与物体等质量的小球,物体经过D点时与小球发生弹性碰撞,碰后小球经轨道EF从F点竖直向下运动,与正下方固定在直杆上的三棱柱G碰撞(三棱柱G的位置上下可调),碰后速度方向水平向右,大小与碰前相同,最终落在地面上Q点,求落地点Q与F点的水平距离x的最大值xmax。
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【推荐3】如图所示,高为L的斜轨道AB、CD与水平面的夹角均为,它们分别与竖直平面内的圆弧形光滑轨道相切于B、D两点,圆弧的半径也为L。质量为m的小滑块从A点由静止滑下后,经CD轨道返回,在CD上到达的最高点离D点的竖直高度为,再次冲上AB轨道至速度为零时,相对于BD面的高度为。已知滑块与AB轨道间的动摩擦因数为,重力加速度为g。求:
(1)滑块第一次经过圆轨道最低点时对轨道的压力F;
(2)滑块与CD面间的动摩擦因数μ2;
(3)经过足够长时间,滑块在两斜面上滑动的路程之和s。
(1)滑块第一次经过圆轨道最低点时对轨道的压力F;
(2)滑块与CD面间的动摩擦因数μ2;
(3)经过足够长时间,滑块在两斜面上滑动的路程之和s。
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【推荐1】如图所示,放在光滑水平面上的小车可以在两个固定障碍物M、N之间往返运动。小车C的左端放有一个小木块B,初始时小车紧挨障碍物M静止。某时刻,一子弹A以大小为v₀的水平速度射入小木块B并嵌入其中(时间极短)。小车向右运动到与障碍物N相碰时,小木块B恰好运动到了小车的右端,且小车与小木块B恰好达到共同速度。小车和它上面的小木块B同时与障碍物N相碰,碰后小车速度立即减为零,而小木块B以碰撞之前的速度反弹,经过一段时间,小车左端又与障碍物M相碰,碰后小车的速度立即减为零,小木块B继续在小车上向左滑动,速度逐渐减为零而停在小车上。已知子弹A的质量为m,小木块B的质量为3m,小车C的质量为8m、长度为L。子弹A和小木块B都可以看成质点,求:(结果可保留分数)
(1)小木块B运动过程中的最大速度v1;
(2)障碍物M、N之间的距离s;
(3)小木块B向左运动至最终停止过程中因摩擦产生的热量Q。
(1)小木块B运动过程中的最大速度v1;
(2)障碍物M、N之间的距离s;
(3)小木块B向左运动至最终停止过程中因摩擦产生的热量Q。
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【推荐2】如图甲所示,物块C以的速度冲上静止于地面的木板B,距木板B右端x处固定一个物体A。已知木板质量,物块C的质量,物块C从冲上木板到最终静止的图像如图乙所示,物块C始终未从木板上掉下来,地面光滑,所有的碰撞均为弹性碰撞,重力加速度。
(1)物体A距木板B右端的最大距离。
(2)木板的长度至少是多少?
(3)若A距B木板右端的距离,,解除A的固定,则B与A会碰撞几次,A物体最终的速度是多少?
(1)物体A距木板B右端的最大距离。
(2)木板的长度至少是多少?
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【推荐3】碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象。在了解微观粒子的结构和性质的过程中,碰撞的研究起着重要的作用。
(1)通常我们研究光滑水平面上两个物体的碰撞,如图1所示。请你进行判定:若在粗糙斜面上,如图2所示,两个小球发生碰撞,碰撞的过程中A、B组成的系统动量是否守恒。
(2)裂变反应可以在人工控制下进行,用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞,使中子的速率降下来,有利于中子被铀核俘获而发生裂变。
如图3所示,一个中子以速度v与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰,中子的质量为m,慢化剂中静止的原子核的质量为M,而且M>m。为把中子的速率更好地降下来,现在有原子核的质量M大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂,通过计算碰撞后中子速度的大小,说明慢化剂中的原子核M应该选用质量较大的还是质量较小的。
(3)康普顿在研究石墨对X射线的散射时,提出光子不仅具有能量,而且具有动量,光子动量。假设射线中的单个光子与静止的无约束的自由电子发生弹性碰撞。
碰撞后光子的方向与入射方向夹角为α,电子的速度方向与入射方向夹角为β,其简化原理图如图所示。光子和电子组成的系统碰撞前后动量守恒,动量守恒定律遵循矢量运算的法则。已知入射光波长λ,普朗克常量为h。求碰撞后光子的波长。
(1)通常我们研究光滑水平面上两个物体的碰撞,如图1所示。请你进行判定:若在粗糙斜面上,如图2所示,两个小球发生碰撞,碰撞的过程中A、B组成的系统动量是否守恒。
(2)裂变反应可以在人工控制下进行,用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞,使中子的速率降下来,有利于中子被铀核俘获而发生裂变。
如图3所示,一个中子以速度v与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰,中子的质量为m,慢化剂中静止的原子核的质量为M,而且M>m。为把中子的速率更好地降下来,现在有原子核的质量M大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂,通过计算碰撞后中子速度的大小,说明慢化剂中的原子核M应该选用质量较大的还是质量较小的。
(3)康普顿在研究石墨对X射线的散射时,提出光子不仅具有能量,而且具有动量,光子动量。假设射线中的单个光子与静止的无约束的自由电子发生弹性碰撞。
碰撞后光子的方向与入射方向夹角为α,电子的速度方向与入射方向夹角为β,其简化原理图如图所示。光子和电子组成的系统碰撞前后动量守恒,动量守恒定律遵循矢量运算的法则。已知入射光波长λ,普朗克常量为h。求碰撞后光子的波长。
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